세라믹 흡착과 젖음에 관한 레포트 입니다.

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목차

1. 흡착 현상
(1)물리적 흡착과 화학적 흡착
(2)흡착에너지
(3)흡착현상의 단계
(4)흡착유형과 흡착모델
(5)흡착메커니즘

2. 젖음 현상
(1)젖음(Wetting)
(2)젖음성(Wettability)
(3)젖음의 접촉각
(4)젖음현상의 종류

3. References

본문내용

질의 표면에 작용하여 소수성 물질로 만드는 경우도 있다. 이와같은 성질은 인쇄잉크·유화구·안료 등을 제조하는 데 응용된다.
※표면에너지와의 관계
1. 고체의 표면 에너지가 클수록 젖음현상이 증가 - 액체를 보다 강하게 끌어당김
2. 액체의 표면 에너지가 클수록 젖음현상이 감소 - 액체자신이 보다 구형으로 뭉침
3. TEFLON(Tetra Fluoro Ethylene) : 표면 에너지가 낮은 물질로 타물질의 부착이 적다.
4. 강한 접착이 필요한 경우 : 고체의 표면에너지는 크고 액체의 표면에너지는 작아야 한다.
(2) 젖음성(wettability)
: '젖음성(wettability)' 이란 이 퍼지기 쉬운 정도를 나타내는 금속면의 성질을 말한다. 젖음성은 금속의 성질(산화되기 쉬운가 아닌가 등)과 표면 상태(오염도나 표면 거칠기), 플럭스의 종류(산화물의 제거 능력) 등에 의해서도 변한다. 일반적으로 솔더링에서는 젖음성이 좋은(θ≒0°) 물질을 연구하며, 자동차나 세제에 쓰이는 계면 활성제에 대해서는 반대로 젖음성이 나쁜(θ≒180°) 물질을 연구한다.
<그림 4. 접촉각의 크기와 젖음성>
고체 표면의 액체에 대한 젖기 쉬움성은 액체분자와 고체표면의 상호작용의 정도를 나타내고 있다. 2가지 상의 계면에서 일어나는 상호작용은 일반적으로 흡착이기 때문에 젖음은 고체면에의 액체의 흡착현상이라 할 수 있다. 젖기 쉬움의 정도를 가장 간단하게 아는 방법은 그림4 에 나타낸 바와 같이 고체면상에 덮혀 있는 액적과의 사이의 각도를 측정하여, 그 크고 작음의 정도에 따라 젖음성의 정도를 알 수 있다.
<표2. 각종 재료의 물에 대한 젖음성>
(3) Contact Angle of Wetting(젖음의 접촉각)
- 액체와 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 가지는 각. 즉, 액체-고체-기체 접합점에서 물방울 곡선의 끝점과 고체 표면의 접촉점이다. 주로, 접착 (adhesion), 표면처리, 폴리머 표면 분석 등에 사용된다. 측정방법은 고체표면의 젖음성(wettability)을 나타내는 척도로서, 대부분 고착된(sessile) 물방울에 의해 측정. 그림4 에서의 Θ 가 접촉각이다.
1) 낮은 접촉각은 높은 젖음성(친수성, hydrophilic)과 높은 표면 에너지
: 접촉각이 작을수록 두 물질의 접착현상 증가
2) 높은 접촉각은 낮은 젖음성(소수성, hydrophobic)과 낮은 표면 에너지
: 접촉각이 클수록 두 물질의 접착현상 감소
<그림5. 고체위의 액체에서의 접촉각>
※ 접촉각에 영향을 미치는 변수
1. 온도
-온도는 시험 액체의 증발을 유발 ,액체의 증기압을 고려해야 한다. 일반적으로 접촉각은 접촉후 수초이내에 그 영상을 얻기 때문에 증기압에 의한 손실은 없다고 가정한다. 단, 표면장력의 경우 온도가 올라가면 표면장력값이 일반적으로 떨어진다.
2. 시간
-시간의 흐름은 액체의 증발 또는 표면과 액체 사이에 존재하는 힘의 변화에 영향을 미쳐 접촉각에 변화를 준다. 시간이 지날수록 표면상태는 변화되며, 이런 현상은 특히 고분자 시편에서 더욱 차이가 크게 난다.
3. 부피, 밀도 및 중력
-중력의 영향은 사용한 액체의 밀도와 방울 체적에 영향을 미치며, 높이/너비-방법으로 각도를 측정할때 특히 중요한 요소로 작용된다. 따라서 용액의 부피를 일정하게 하여 측정하는 것이 중요하다.
베이스 라인을 중심으로 대칭모양의 접촉각을 측정할때의 최적 부피 지수는 다음과 같다.
5 - 10 ㎕ WITH Θ < 40도
20 - 50 ㎕ WITH 40도 < Θ < 90도
50 - 100 ㎕ WITH Θ > 90도
200㎕ 이상일경우 표면장력의 값은 정확하게 측정하기 어렵다.
가장이상적인 물방울의 양 : 10 ㎕
4. 방울 크기
- 높이/너비법에 의한 접촉각의 측정시 방울의 크기에 의해 접촉각을 측정 한다. 물방울의 지름이 증가하면 중력의 영향이 커지며, 따라서 접촉각에 변화를 준다.(접촉각은 감소한다.)
5. surface status
- 접촉각은 표면의 상태 특히, 거칠기에 따라 영향을 받습니다.
RA : 표면의 평균 거칠기 값
RA < 0.1 ㎛ → 변화없음
RA > 0.1 ㎛ AND Θ > 86도 → Θ 증가
RA > 0.1 ㎛ AND Θ < 60도 → Θ 감소
RA > 0.1 ㎛ AND 60도 < Θ < 86도 → 변화없음
0.1㎛ 을 기준으로 값의 변동이 크다
※ 젖음지수의 판독
(1) 시약을 도포하고 약 2초후 액막의 상태를 관찰한다. 액막이 파열을 일으키지 않고 도포 할때의 상태를 2초이상 유지하고 있는 것은 젖어 있는 것으로 판단한다. 또한 액막이 주변의 일부가 약간 안쪽으로 수축하는 경우도 젖어있는 것으로 간주한다.
(2) 젖음이 2초이상 유지된 경우는 다시 표면장력이 높은 용액으로 다시 진행하여 하여 표면장력 값을 판단한다. 반대로 2초 이내에 액막이 파괴되어 방울이 형성된 경우에는 다음 표면장력이 낮은 액으로 측정하여 표면장력을 판단한다.
(4) 젖음 현상의 종류
: 젖음 현상은 아래와 같이 두 종류로 분류할 수 있다.
i) 형태에 따른 분류
-확장 젖음 : 유리판 표면에 알코올을 떨어뜨렸을 때처럼 차차 젖어서 알코올이 퍼지는 경우
-침지 젖음 : 고체 덩어리가 액체 속에 잠겨 있는 경우
-부착 젖음 : 유리판 위에 수은 방울이 있는 것 같은 상태
ii) 조성 변화에 따른 분류
-뒤늦은 젖음 : 모든 계면에너지가 조성의 변화에 영향을 받은 젖음이다.
3. References
- 참고 문헌 :
(1) 세라믹분체재료학 - 김창은,이홍림,이형직,이형복 공역
(2) 세라믹스총론 - W.D. Kingery 외 공저
(3) 요업공정 - 이홍림외 공저
(4) 파인세라믹스 - 이형직 편저
- 참고 온라인 사이트 :
(1) http://blog.naver.com/leelim1902?Redirect=Log&logNo=90020953616
(2) 네이버 사전 : http://dic.naver.com/
(3) http://www.surfchem.co.kr/tech/sessile.htm
이상으로 흡착과 젖음에 관한 세라믹제조공정 과목의 Report를 마치겠습니다.

키워드

흡착,   젖음,   Absorption,   wetting